Компенсация сопротивления подводящих проводов улучшает стабилизацию напряжения

Texas Instruments LM2941 LM317K

Решения, основанные на микросхемах линейных регуляторов, просты, эффективны и действенны для множества приложений стабилизации напряжения малой и средней мощности. Они также предоставляют возможности для множества простых, но полезных уловок, которые улучшают их характеристики и делают более пригодными для задач, требующих немного больших возможностей и большей универсальности, чем могут обеспечить микросхемы сами по себе. Одним из примеров является питание нагрузки, отделенной от регулятора соединительными проводами со значительным сопротивлением, – например, когда регулятор расположен на некотором удалении от нагрузки.

Вебинар «Необычное в обычном. Сравнительный анализ современных решений Recom» (27.01.2022)

Классическим решением проблемы ухудшения стабилизации напряжения нагрузки из-за сопротивления подводящих проводов, конечно же, является четырехпроводное подключение Кельвина, в котором измерительные соединения регулятора выполняются отдельно от силовых проводов, по которым течет ток нагрузки. Уже давно доступны умные схемы, реализующие подключения Кельвина для микросхем регуляторов [1]. Но иногда дополнительные соединения и реализация топологии Кельвина бывают неудобными и чрезмерно затратными. В этой статье описывается альтернатива, в которой они не используются.

Сформировав корректирующее напряжение с помощью отдельного токоизмерительного резистора, разработчики могут исключить дополнительное четырехпроводное подключение Кельвина.
Рисунок 1. Сформировав корректирующее напряжение с помощью отдельного токоизмерительного
резистора, разработчики могут исключить дополнительное четырехпроводное подключение
Кельвина.

Дополнительные измерительные провода могут быть исключены, если необходимое напряжение для коррекции VOUT создается с помощью отдельного токоизмерительного резистора RS1 (Рисунок 1). Резистор RS1 должен иметь примерно такое же сопротивление, что и сопротивления подводящих проводов RS2 и RS3 (обычно от нескольких десятков до сотен миллиом). Фактически, это может быть просто извилистая дорожка на печатной плате. Затем ОУ суммирует часть напряжения, снимаемого с RS1, с выходным напряжением регулятора V1 для получения скорректированного сигнала обратной связи и напряжения питания нагрузки VOUT, остающегося постоянным и независящим от тока нагрузки.

Этот вариант схемы обеспечивает отрицательную обратную связь для регуляторов, в которых используется опорное напряжение, привязанное к общей шине, например, LM2941.
Рисунок 2. Этот вариант схемы обеспечивает отрицательную обратную связь для регуляторов,
в которых используется опорное напряжение, привязанное к общей шине, например, LM2941.

Необходимая полярность компенсирующей обратной связи зависит от типа используемого регулятора. Для регуляторов, поддерживающих постоянную разность напряжений между выходными и регулировочными выводами (например, LM317), требуется положительная обратная связь. Регуляторам, в которых используется опорное напряжение, привязанное к общей шине (например, LM2941), требуется отрицательная обратная связь (Рисунок 2). Но в обоих случаях масштабный коэффициент обратной связи корректируется с использованием одной и той же двухэтапной процедуры:

  • В отсутствие нагрузки (IL = 0) регулировкой RV устанавливается необходимое значение VOUT.
  • При максимальной нагрузке (IL = макс.) регулировкой RS восстанавливается значение VOUT, установленное на первом этапе.

Ссылка

  1. Jim Williams, Application Note No. 2, “Performance Enhancement Techniques for Three Terminal Regulators,” Linear Technology, 1984, Fig. 13.

Материалы по теме

  1. Datasheet Texas Instruments LM2941
  2. Datasheet Texas Instruments LM317K
  3. Datasheet Analog Devices LT1494

Electronic Design

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Circuit cancels interconnection resistance to enhance load regulation

Изготовление 1-4 слойных печатных плат за $2

28 предложений от 21 поставщиков
Linear Voltage Regulator IC Voltage Regulator Type LDO Linear Input Voltage Primary Max 26V Output Voltage Max 20V Output Current Max 1A Dropout Voltage Vdo 500mV...
LM2941T/NOPB
Texas Instruments
130 ₽
ЗУМ-СМД
Россия
LM2941T
National Semiconductor
45 ₽
PL-1
Россия
LM2941CT (LDO)
от 82 ₽
Кремний
Россия и страны СНГ
LM2941S
по запросу
ADIN2111 — простой в использовании двухпортовый Ethernet 10BASE-T1L коммутатор от Analog Devices
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • Подключение Кельвина не требует индивидуальной настройки, в отличие от этого альтернативного решения. Да, в общем, никакое оно не альтернативное Кельвину - усилитель ошибки внутри ИС стабилизатора как "не знал" напряжения на полюсах удалённой нагрузки без этих всех ОУ и шунтов, так и не будет "знать" напряжения на полюсах нагрузки после добавления всего этого безобразия. А вот при четырёхпроводном подключении, усилитель ошибки непосредственно "чувствует" истинное напряжение на полюсах нагрузки (точнее, между теми точками, где сходятся силовые и измерительные провода). Поэтому то и не требуется индивидуальная настройка такой схемы.
  • Именно так! Предлагаемое решение в принципе не может кардинально изменить ситуацию с стабилизацией напряжения на нагрузке. Видимо понимая это, автор скромно заявляет, что такой вариант лишь
  • А не проще микросхему LM317 или другую,которая нужна под напряжение конкретного потребителя поставить возле него самого,а по проводам подать повышенное напряжение. Пример видеокамеры питаются от 12 вольт и мы ставим микросхемы LM на 12 вольт возле каждой камеры,а по проводам ко входу микросхем подаём по 16 вольт и не нужны лишние танцы с бубном и лишние провода!
  • [b]nimok[/b], Ваше предложение вполне подойдёт для цветомузыки, но не для точных приборов. Увы!